制作一個(gè)PICO工作室燈

大家好，歡迎回來(lái)。

滿(mǎn)足DIY PICO工作室燈，一個(gè)符合人體工程學(xué)和最小的解決方案，以專(zhuān)業(yè)的觸摸照亮您的工作站。該項(xiàng)目由最新的樹(shù)莓派Pico 2提供動(dòng)力，將RGB的充滿(mǎn)活力的色調(diào)與冷暖白色led的柔和光芒相結(jié)合。

亮度設(shè)置可以簡(jiǎn)單地控制使用簡(jiǎn)單的按鈕控制。SSD1306 OLED屏幕提供實(shí)時(shí)更新，指示哪個(gè)LED被照亮以及被照亮的百分比。通過(guò)合并不同的PCB， PCB支架和3D打印部件來(lái)構(gòu)建完整的安排，從而形成堅(jiān)固而整潔的設(shè)計(jì)。

我們創(chuàng)建這個(gè)項(xiàng)目是為了改善我拍攝的燈光，如果你制作YouTube視頻或只是喜歡拍漂亮的照片，它是一個(gè)必不可少的工具。

本文是關(guān)于這個(gè)工作室輕量級(jí)項(xiàng)目的整個(gè)構(gòu)建過(guò)程，所以讓我們開(kāi)始構(gòu)建吧。

材料要求

這些是這個(gè)項(xiàng)目中使用的材料：

?定制pcb (HQ NEXTPCB提供)

?樹(shù)莓派PICO 2

?WS2811集成電路

?Seol 0.25w 2835 led：冷白色

?Seol 0.25w 2835 led：暖白色

?電阻5.1歐姆2512封裝

?IP5306

?10 uf電容器

?CON 20母頭引腳連接器

?SSD1306 OLED屏幕

?按鈕

?SMD按鈕

?10 k電阻

?8205S最大IC N通道

模型

我們通過(guò)在Fusion 360中創(chuàng)建模型開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)目。該模型由兩個(gè)堆疊在一起的電路板組成，頂部有一個(gè)PCB對(duì)峙，底部有一個(gè)3D打印的特殊鉗形部件，也使用M2螺釘連接兩個(gè)PCB。

這種鉗狀裝置可用于將該裝置安裝到三腳架上。

該模型由兩個(gè)pcb組成：LED板，其中包含所有SMD COOL WHITE， WARM WHITE和RGB LED，以及它們的負(fù)載電阻。

第二個(gè)PCB是PICO驅(qū)動(dòng)板，它由一個(gè)樹(shù)莓派PICO由五個(gè)按鈕連接，一個(gè)SSD1306 OELD屏幕和兩個(gè)鋰電池供電。

在完成模型后，我們導(dǎo)出CLAMP網(wǎng)格文件，并使用0.4mm噴嘴，25%填充，0.2mm層高進(jìn)行3D打印。

PCB設(shè)計(jì)：led板

本課題的PCB設(shè)計(jì)分為兩個(gè)主控板：LED板和PICO驅(qū)動(dòng)板。我們先來(lái)看看LED板。

LED板由15個(gè)冷白光LED， 15個(gè)暖白光LED和15個(gè)5050 RGB LED以特殊的方式連接在一起組成。

讓我們從COOL WHITE LED段開(kāi)始，其中所有LED并聯(lián)連接，每個(gè)LED的陽(yáng)極連接到電路板的VCC引腳。陰極與三個(gè)負(fù)載電阻串聯(lián)在一個(gè)CON 1端子上。CON 1端子將用于將該板連接到驅(qū)動(dòng)板。

同樣，所有暖白光led并聯(lián)連接，陽(yáng)極連接到VCC，陰極通過(guò)標(biāo)記為暖的CON 1端子串聯(lián)到三個(gè)電阻。

溫led和冷led的工作電壓均為0.2W或3.3V，正向電流為60mA。

關(guān)于RGB LED，我們沒(méi)有使用可尋址的新像素，而是選擇了更便宜的不可尋址的5050 RGB LED。為了給非可尋址led添加智能功能，我們添加了WS2811驅(qū)動(dòng)電路，該電路連接到所有15個(gè)RGB led，并且可以通過(guò)單個(gè)GPIO引腳操作所有l(wèi)ed。

對(duì)于電路板布局，我們從cad文件中提取電路板輪廓并使用它來(lái)創(chuàng)建PCB設(shè)計(jì)，其中包括LED位置，電路板尺寸，以及最重要的安裝孔位置。

PCB設(shè)計(jì)：pico驅(qū)動(dòng)器

PICO DRIVER電路主要由三個(gè)部分組成：IP5306 Boost模塊部分，作為所有組件的主電源。PICO設(shè)置由樹(shù)莓派PICO 2耦合到OLED顯示器、按鈕和雙極柵極組成。

第三部分是Mosfet驅(qū)動(dòng)器，它由兩個(gè)8205S N通道Mosfet集成電路組成，將為溫暖和冷卻led供電。LED板將通過(guò)板上的CON 1端子連接到PICO驅(qū)動(dòng)板。

對(duì)于PCB設(shè)計(jì)，我們遵循Cad文件并將所有SMD組件放在電路板的頂部，以及按鈕和OLED顯示器;在PCB的底部，我們放置鋰電池支架和PICO 2。

NextPCB PCB服務(wù)

完成兩個(gè)PCB設(shè)計(jì)后，將Gerber Data發(fā)送給HQ NextPCB，并在白色焊罩和黑色滑屏中下了兩個(gè)訂單。

下訂單后，PCB在一周內(nèi)收到，PCB質(zhì)量非常好。

另外，我要把HQDFM帶給你，它在很多項(xiàng)目中給了我很大的幫助。華秋的內(nèi)部工程師開(kāi)發(fā)了免費(fèi)的制造設(shè)計(jì)軟件HQDFM，徹底改變了PCB設(shè)計(jì)師如何可視化和驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì)。

利用NextPCB的加速器活動(dòng)，為您的創(chuàng)新項(xiàng)目獲得2個(gè)免費(fèi)組裝的基于rp2040的pcb。

此報(bào)價(jià)涵蓋所有費(fèi)用，包括物流，使您的想法更容易，更實(shí)惠的生活。SMT服務(wù)可能很昂貴，但NextPCB可以幫助您克服這一障礙。只要分享你的相關(guān)項(xiàng)目，他們就會(huì)處理好剩下的事情。不要錯(cuò)過(guò)這個(gè)提升你的科技創(chuàng)作的絕佳機(jī)會(huì)!

HQDFM：免費(fèi)在線(xiàn)Gerber查看器和DFM分析工具

此外，NextPCB有自己的Gerber Viewer和DFM分析軟件。

您的設(shè)計(jì)可以通過(guò)他們的HQDFM軟件(DFM)服務(wù)得到改進(jìn)。因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)等待制造商的DFM報(bào)告很煩人，所以HQDFM是執(zhí)行事件前自檢的最有效方法。

以下是在線(xiàn)Gerber Viewer向我展示的內(nèi)容。再清楚不過(guò)了。然而，對(duì)于完整的功能，如DFM分析的PCBA，你需要下載的軟件。在線(xiàn)版本僅提供簡(jiǎn)單的PCB DFM報(bào)告。

具有全面的制造設(shè)計(jì)(DFM)分析功能，HQDFM是一個(gè)免費(fèi)的，復(fù)雜的在線(xiàn)PCB Gerber文件查看器。

它利用超過(guò)15年的行業(yè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)提供了對(duì)先進(jìn)制造的見(jiàn)解。如果你想以合理的價(jià)格獲得優(yōu)質(zhì)的PCB服務(wù)，你可以看看HQ NextPCB。

PCB組裝：LED板

?我們通過(guò)將錫膏應(yīng)用于每個(gè)組件焊盤(pán)開(kāi)始LED板組裝程序。我們正在使用錫膏分配注射器與63/37錫/鉛錫膏。

?接下來(lái)，我們使用ESD鑷子挑選并將所有SMD組件放在PCB上，其中包括15個(gè)冷白2835 led， 15個(gè)暖白2835 led， 15個(gè)RGB led， WS2811 IC，一對(duì)2512封裝電阻和WS2811 IC的去耦電容。

?然后我們小心地抬起整個(gè)電路，把它放在回流加熱板上，加熱下面的PCB，直到錫膏融化。當(dāng)PCB達(dá)到約190°C的熔化溫度時(shí)，錫膏熔化，所有smd組件都附著在其焊盤(pán)上。

PCB組件：PICO驅(qū)動(dòng)程序

我們通過(guò)使用焊錫膏分配注射器將焊錫膏應(yīng)用于每個(gè)組件墊開(kāi)始PICO DRIVER組裝。

?接下來(lái)，我們挑選并放置所有SMD組件在其適當(dāng)?shù)奈恢谩?

?使用回流熱板，我們將PCB加熱到焊膏熔化溫度，以便將所有SMD組件焊接到各自的焊盤(pán)上。

?接下來(lái)，我們通過(guò)在樹(shù)莓派PICO位置的PCB底部連接兩個(gè)CON20母頭引腳連接器來(lái)繼續(xù)添加THT組件。

翻轉(zhuǎn)電路板后，我們用烙鐵焊接CON20引腳的焊盤(pán)。

?接下來(lái)，我們將樹(shù)莓派PICO 2放置在CON20引腳上。

?接下來(lái)，我們從PCB的頂部安裝顯示器、USB端口和所有五個(gè)按鈕。

?然后我們轉(zhuǎn)動(dòng)電路板并用烙鐵焊接所有THT元件焊盤(pán)，確保所有THT元件永久連接到PCB上。

?最后，使用烙鐵，我們將鋰電池支架連接到PCB的背面。

電源/測(cè)試驅(qū)動(dòng)板

我們使用兩個(gè)3.7V 2900mAh的18650鋰電池并聯(lián)為設(shè)備供電，這樣我們的電池組總?cè)萘繛?.7V 5800mAh。

我們將兩個(gè)單元設(shè)置在電路板底部的Cell支架上，確保它們處于正確的位置，否則整個(gè)設(shè)置將短路。

按SMD電源按鈕一次開(kāi)啟設(shè)備;按兩次就可以關(guān)機(jī)。SMD指示燈LED顯示設(shè)備的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。

使用萬(wàn)用表，我們測(cè)量了IC發(fā)出的輸出電壓，這是5V，表明我們的設(shè)置正在工作，我們現(xiàn)在可以開(kāi)始最后的組裝過(guò)程。

驅(qū)動(dòng)板和LED板組裝

?我們開(kāi)始最后的組裝過(guò)程中，將一個(gè)M3 PCB對(duì)峙PICO驅(qū)動(dòng)板。接下來(lái)，我們將LED驅(qū)動(dòng)器放在PCB支架的安裝孔上，并用一個(gè)M3螺釘將兩個(gè)PCB固定在一起。

?接下來(lái)，我們將3D打印的Clamp部件放在組件底部區(qū)域的兩個(gè)pcb之間，然后使用四個(gè)M2螺釘(每側(cè)兩個(gè))連接LED板和PICO驅(qū)動(dòng)器。

?接下來(lái)，我們將三腳架支架連接到工作室光鉗部分與長(zhǎng)M6螺栓和螺母，這是用來(lái)確保兩個(gè)夾子在一起。這部分是可定制的，從三腳架到三腳架不同，所以你必須創(chuàng)建自己的或修改我現(xiàn)有的設(shè)計(jì)。

?最后，我們開(kāi)始連接過(guò)程，這很簡(jiǎn)單。我們首先將兩個(gè)電路板的VCC連接在一起，然后是GND。因此，我們將LED板的WARM引腳連接到PICO驅(qū)動(dòng)器的WARM引腳，COOL連接到COOL， RGB引腳連接到RGB引腳。

裝配過(guò)程已完成。

主要代碼

這是我們?yōu)檫@個(gè)項(xiàng)目準(zhǔn)備的主要代碼，它很簡(jiǎn)單。

該設(shè)置包括一個(gè)帶有OLED屏幕的樹(shù)莓派PICO 2和一個(gè)WS2812B RGB LED，以及兩個(gè)額外的LED(暖白色和冷白色)，它們都連接到樹(shù)莓派PICO 2 GPIO引腳。

這些led是用按鈕控制的，可以進(jìn)行交互式照明調(diào)節(jié)。FastLED庫(kù)控制WS2812B RGB LED，而Adafruit SSD1306庫(kù)管理OLED顯示器。

此代碼允許您通過(guò)按下按鈕來(lái)調(diào)節(jié)溫暖和冷白色led的亮度。每個(gè)按鈕點(diǎn)擊循環(huán)LED亮度通過(guò)25%，50%，75%和100%，給你更多的控制照明。

這些led的狀態(tài)，包括它們當(dāng)前的亮度水平，都顯示在OLED面板上。屏幕分為兩部分：左側(cè)顯示W(wǎng)S2812B LED的RGB值，右側(cè)有兩個(gè)相等的框。

上框顯示冷白光LED的亮度百分比，下框顯示暖白光LED的亮度百分比。這種設(shè)置確保您總是有一個(gè)清晰的視覺(jué)指示，直接在OLED顯示屏上的LED狀態(tài)。

結(jié)果

當(dāng)我們結(jié)束這個(gè)令人興奮的工作室燈光項(xiàng)目時(shí)，很明顯我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高度互動(dòng)和功能的設(shè)置。該項(xiàng)目采用WS2812B RGB LED和兩個(gè)額外的LED(暖白色和冷白色)，所有LED都由連接到樹(shù)莓派Pico的按鈕控制。

這種設(shè)置允許精確控制LED亮度，每個(gè)按鈕按下循環(huán)暖白色和冷白色LED通過(guò)25%，50%，75%和100%的亮度水平。OLED顯示屏提供了當(dāng)前狀態(tài)的清晰和有組織的可視化，左邊顯示RGB值，右邊顯示冷白色和暖白色led的亮度水平。

在未來(lái)的版本中，我們需要改變的一件事是使用WS2811 CHIP。我們使用15個(gè)LED并聯(lián)連接，每個(gè)LED消耗60mA，因此15個(gè)LED將消耗約900mA電流，但我們使用單個(gè)WS2811芯片，僅支持高達(dá)18mA的LED電流，這是非常低的。這意味著我們的設(shè)置工作，但光是微弱的，不能在實(shí)際的方式使用。這可以通過(guò)使用三個(gè)mosfet作為開(kāi)關(guān)來(lái)處理(每種顏色一個(gè))。

總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目不僅通過(guò)可定制的照明來(lái)增強(qiáng)您的工作空間，而且還展示了各種組件的無(wú)縫集成，以實(shí)現(xiàn)高效和用戶(hù)友好的系統(tǒng)。

本文編譯自hackster.io